KR101572121B1

KR101572121B1 - 저전압 직류전원을 이용한 발광 다이오드 조명제어 시스템 및 발광 다이오드 조명제어 방법

Info

Publication number: KR101572121B1
Application number: KR1020140136588A
Authority: KR
Inventors: 이재석; 최상의
Original assignee: 이재석; 최상의
Priority date: 2014-10-10
Filing date: 2014-10-10
Publication date: 2015-11-26

Abstract

본 발명은 일정 전압의 직류전원(DC power), 복수의 발광 다이오드(LED) 조명유닛, 상기 직류전원으로부터 상기 복수의 발광 다이오드 조명유닛이 연결되는 직류 전력선(DC power line)을 포함하고, 모든 발광 다이오드 조명유닛 Lk (k=1,…,n) 각각이 상기 직류전원의 양극과 음극에 연결된 2개의 전선으로 이루어진 동일한 전력선에 연결되며, 각각의 발광 다이오드 조명유닛 Lk (k=1,…,n)는 복수의 발광 다이오드(LED) 소자를 포함하는 발광 다이오드 램프모듈(LED lamp module)과 하나의 조명제어유닛(lighting control unit, LCU) Ck를 포함하는 조명제어 시스템에서 조명제어유닛 Ck의 조명제어 방법으로서, 조명제어유닛 Ck에서 발광 다이오드 조명유닛 Lk에 공급되는 입력전압과 입력전류를 측정하는 단계, 통신순서에 따라 조명제어유닛 Ck에서 측정된 입력전압 및 입력전류 측정값을 전송하고, 다른 모든 조명제어유닛에서 측정된 입력전압 및 입력전류 측정값을 수신하는 단계, 모든 조명제어유닛의 입력전압 측정값을 전압 레벨 순으로 정렬하는 단계, 각 조명제어유닛의 입력전압 측정값이 발광 다이오드 램프모듈을 구동하기 위한 스펙(specification) 상의 최소전압을 만족하는지 확인하여 사용가능한 조명제어유닛을 선별하는 단계, 사용가능한 모든 조명제어유닛에 대해 상기 직류전원부터의 배선에 사용된 전선 길이를 계산하는 단계, 사용가능한 조명제어유닛 중 계산된 전선 길이가 가장 긴 조명제어유닛에서 제어되는 발광 다이오드 램프모듈의 밝기를 기준밝기로 설정하는 단계, 제8단계에서 설정된 기준밝기에 따라 조명제어유닛 Ck의 제어부에서 듀티비(duty-ratio) 제어신호를 출력하여 발광 다이오드 램프모듈의 밝기를 설정하는 단계, 조명제어유닛 Ck에서 발광 다이오드 램프모듈을 구동하는 단계를 포함하는 조명제어 방법을 제공한다.
본 발명은 각각의 발광 다이오드 램프모듈을 제어하는 조명제어유닛을 이용함으로써, 상당히 낮은 수준의 저전압 직류전원을 직류 단선 배선 방식으로 발광 다이오드 조명에 이용하는 경우 전선의 저항에 의해 발생하는 전압강하로 인한 밝기 불균일을 해결하고, 목적에 따라 지정된 발광 다이오드 램프모듈의 밝기를 간편하고 균일하게 제어하는 효과를 갖는다.

Description

저전압 직류전원을 이용한 발광 다이오드 조명제어 시스템 및 발광 다이오드 조명제어 방법{A system and a method for LED lighting control using a low voltage direct current power supply}

본 발명은 저전압 직류전원을 이용한 발광 다이오드(light emitting diode, LED) 조명제어 시스템 및 발광 다이오드 조명제어 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 조명 설치 시 배선 길이가 증가함에 따라 전선 저항(wire resistance)에 의해 발생하는 전압강하(voltage drop)로 인해 설치된 조명의 밝기가 균일하게 제어되지 않는 문제점을 해결하기 위한 조명제어 시스템과 조명제어 방법에 관한 것이다.

발광 다이오드 소자(LED device)는 주로 영상 장치나 액정 크리스탈 디스플레이(liquid crystal display, LCD)와 같은 디스플레이 장치에 이용되어 왔으나, 최근에는 에너지 효율성 등의 장점으로 인해 발광 다이오드(LED)를 조명(lighting)에 이용하는 경우가 증가하고 있다.

발광 다이오드를 조명 장치에 이용하기 위해서는 조명의 밝기가 균일하게 유지되어야 하는데, 발광 다이오드를 이용한 연구는 주로 발광 다이오드 소자가 근접하여 연결되어 있는 디스플레이 장치에 적용하기 위한 것이었다. 이와 관련된 종래기술을 살펴보면, 아래 선행기술문헌에서 제시한 특허문헌1은 LED 발광 장치에 높은 명도 비를 제공하고, 안정적인 동작이 가능하도록 하기 위해 복수의 LED 채널 각각의 LED 전압 강하에 대응하는 복수의 채널 전압을 감지하여 LED 전압 강하가 가장 큰 채널 전압의 최소 레벨이 소정의 기준 전압과 일치하도록 직류/직류 컨버터 기준 전압을 생성하는 직류/직류 컨버터 기준 전압 발생부 및 직류/직류 컨버터 기준 전압과 출력 전압에 대응하는 분배 전압을 이용하여 직류/직류 컨버터의 출력 전압을 제어하는 출력 전압 제어부를 포함하는 장치를 개시하고 있다.

이와 같이 종래기술은 주로 디스플레이 장치를 위한 발광 다이오드의 제어장치에 관한 것으로서, 근접하여 연결된 발광 다이오드 채널 자체의 전압강하만을 고려하여 기준전압 또는 출력전압을 제어하고 있다. 그러나 발광 다이오드를 조명 장치에 적용하게 되면 전원 공급을 위한 전력선(power line)의 배선 길이가 매우 길어지므로, 전선 저항으로 인한 전압강하(voltage drop)는 복수의 발광 다이오드를 포함하는 각각의 조명 모듈의 밝기에 큰 영향을 미치게 된다. 이러한 이유로 디스플레이 장치를 위한 발광 다이오드 관련 기술은 조명 장치에는 적합하지 않다.

상기 기술한 종래기술의 단점을 개선하기 위해, 본 발명은 저전압 직류전원을 이용한 발광 다이오드 조명 장치에서 조명 장치가 설치되는 공간의 크기로 인해 배선 길이가 증가함에 따라 전선 저항에 의해 발생하는 전압강하를 고려하여 조명의 밝기를 균일하게 제어하고자 하는 것이다. 본 발명에서는 기존의 고전압 교류전원(AC power)을 이용한 조명 시스템의 에너지 저효율성, 설치의 고위험성을 줄이고자 하는 목적에서, 단일한 저전압 직류전원(low voltage direct current(LVDC) power)을 발광 다이오드 조명에 이용한다. 발광 다이오드 조명 장치에서 종래와 같이 교류/직류 전원변환 회로를 각 발광 다이오드 등기구에 내장하여 사용하는 경우에 전원 변환 효율이 낮으며, 이러한 낮은 에너지 효율이 각각의 발광 다이오드 등기구에서 발생하게 되므로, 기존의 등기구에서 발광 다이오드 등기구로 변경하여 얻을 수 있는 에너지 효율상의 장점을 상쇄하게 된다. 이에 대한 해결방안으로 교류/직류 전원 변환 장치를 메인 전원으로 단일하게 배치하고 직류전원을 각각의 발광 다이오드 등기구에 공급하는 방안이 제시되었고, 이러한 방법이 에너지 변환 측면에서 효율적이다. 본 발명에서도 전원을 각각의 발광 다이오드 등기구에 설치하지 않고, 메인 전원에 단일하게 배치하여 교류/직류 전원 변환은 1회만 이루어지도록 한다. 이와 같이 본 발명은 단일한 직류전원으로부터 직류 단선 배선(DC single wiring)을 통해 각각의 발광 다이오드 등기구에 전원이 공급되도록 하는 경우에 배선 길이의 증가로 인한 전압강하를 고려하여 발광 다이오드 조명장치의 밝기를 제어한다.

본 발명은 기존의 발광 다이오드 조명에 이용된 저전압 직류전원의 전압 75~600V보다 더 낮은 전압의 직류전원(이하, 설명의 편의를 위해 '극 저전압 직류전원(exremely low voltage direct current(E-LVDC) power)'이라 한다)을 이용하고, 극 저전압 직류전원에 2개의 전선을 이용하여 다수의 발광 다이오드(LED) 조명유닛이 단일하게 연결되는 배선 방식을 이용하는데, 이에 따라 단일한 직류전원으로부터 각각의 발광 다이오드 조명유닛이 2개의 전선으로 이루어진 동일한 전력선(power line)으로 연결(이하, '직류 단선 배선'이라 한다)된다. 기존에 비해 상당히 낮은 수준의 저전압을 이용함으로써 인체에 대한 위험 및 위해 요소를 감소시키며, 고전압에서 발생할 수 있는 화재의 위험성을 줄일 수 있다. 또한, 직류 단선 배선을 통해 조명장치 설치가 간편해지며, 다른 방법의 배선에 비해 설치시 사용되는 배선의 양을 줄일 수 있다. 넓은 공간에 발광 다이오드 램프를 설치할 경우에 직류 단선 배선 방식을 사용하지 않으면, 배선에 쓰이는 전선의 양이 직류 단선 배선의 경우보다 몇 배 더 필요할 수 있다.

그러나, 극 저전압의 직류전원을 사용하면, 조명 시스템의 설치시 배선 길이의 증가에 따라 전선의 저항으로 발생하는 전압강하는 중요한 문제가 되는데, 전압강하에 따라 조명유닛에 대한 입력전압에 차이가 발생하게 되므로 각 조명유닛의 밝기가 균일하지 않게 된다. 설치 환경에 따라 전압강하의 크기는 제각각 나타나게 되며, 본 발명은 이를 능동적으로 제어하여 밝기를 균일하게 유지한다. 본 발명은 조명 제어시 메인 전원을 제어하지 않고 각각의 조명제어유닛에서 발광 다이오드 램프모듈을 제어하는 방식을 이용한다.

KR 10-0941509 B1 (2010.02.02.)

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 과제는 발광 다이오드를 이용한 조명장치에서 상당히 낮은 수준의 저전압 직류전원을 이용하고 단일한 직류전원으로부터 직류 단선 배선을 이용하는 경우에 발생하는 전압강하를 검출하고 발광 다이오드 조명의 밝기를 제어하고자 하는 것이다. 또한, 목적에 따라 지정된 발광 다이오드 램프모듈의 밝기를 간편하고 균일하게 제어하고자 하는 것이다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 일정 전압의 직류전원(DC power), 복수의 발광 다이오드(LED) 조명유닛 L1, L2, … , Ln (n은 양의 정수), 상기 직류전원으로부터 상기 복수의 발광 다이오드 조명유닛이 연결되는 직류 전력선(DC power line)을 포함하고, 상기 일정 전압은 55V 이하의 전압이며, 모든 발광 다이오드 조명유닛 Lk (k=1,…,n) 각각이 상기 직류전원의 양극과 음극에 연결된 2개의 전선으로 이루어진 동일한 전력선(power line)에 연결되며, 각각의 발광 다이오드 조명유닛 Lk (k=1,…,n)는 복수의 발광 다이오드(LED) 소자를 포함하는 발광 다이오드 램프모듈(LED lamp module)과 하나의 조명제어유닛(lighting control unit, LCU) Ck를 포함하며, 조명제어유닛 Ck는 상기 직류 전력선을 통해 발광 다이오드 조명유닛 Lk에 공급되는 입력전압과 입력전류를 측정하여 출력하는 측정부, 상기 직류 전력선을 이용하여 다른 모든 발광 다이오드 조명유닛에 포함된 조명제어유닛과 데이터를 송수신하는 직류 전력선 통신부, 상기 직류 전력선 통신부의 데이터 송수신 기능을 제어하고, 상기 측정부와 상기 직류 전력선 통신부에서 입력받은 데이터를 처리하여 듀티비 제어신호(duty-ratio control signal)를 출력하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는 상기 측정부에서 측정된 입력전압 및 입력전류 측정값을 입력받고, 상기 직류 전력선 통신부를 이용하여 통신순서에 따라 조명제어유닛 Ck에서 측정된 입력전압 및 입력전류 측정값을 전송하고, 다른 모든 조명제어유닛에서 측정된 입력전압 및 입력전류 측정값을 수신하며, 모든 조명제어유닛의 입력전압 측정값을 전압 레벨 순으로 정렬하며, 각 조명제어유닛의 입력전압 측정값이 발광 다이오드 램프모듈을 구동하기 위한 스펙(specification) 상의 최소전압을 만족하는지 확인하여 사용가능한 모든 조명제어유닛을 선별하고, 조명제어유닛 Ck의 입력전압 측정값이 상기 최소전압을 만족하는 사용가능한 조명제어유닛인지 판별하여 조명제어유닛 Ck가 사용가능한 조명제어유닛이면, 사용가능한 조명제어유닛 중 입력전압 측정값이 가장 작은 조명제어유닛에서 제어되는 발광 다이오드 램프모듈의 밝기를 기준밝기로 설정하며, 설정된 상기 기준밝기에 따라 듀티비(duty-ratio) 제어신호를 출력하는 조명제어 시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은 일정 전압의 직류전원(DC power), 복수의 발광 다이오드(LED) 조명유닛 L1, L2, … , Ln (n은 양의 정수), 상기 직류전원으로부터 상기 복수의 발광 다이오드 조명유닛이 연결되는 직류 전력선(DC power line)을 포함하고, 상기 일정 전압은 55V 이하의 전압이며, 모든 발광 다이오드 조명유닛 Lk (k=1,…,n) 각각이 상기 직류전원의 양극과 음극에 연결된 2개의 전선으로 이루어진 동일한 전력선(power line)에 연결되며, 각각의 발광 다이오드 조명유닛 Lk (k=1,…,n)는 복수의 발광 다이오드(LED) 소자를 포함하는 발광 다이오드 램프모듈(LED lamp module)과 하나의 조명제어유닛(lighting control unit, LCU) Ck를 포함하는 조명제어 시스템에서 조명제어유닛 Ck의 조명제어 방법으로서, 조명제어유닛 Ck에서 발광 다이오드 조명유닛 Lk에 공급되는 입력전압을 측정하는 제1단계, 전체 조명제어유닛 Ck(k=1,…,n)의 아이디(ID) 및 통신순서를 확인하는 제2단계, 통신순서에 따라 조명제어유닛 Ck에서 측정된 입력전압 측정값을 전송하고, 다른 모든 조명제어유닛에서 측정된 입력전압 측정값을 수신하는 제3단계, 모든 조명제어유닛의 입력전압 측정값을 전압 레벨 순으로 정렬하는 제4단계, 각 조명제어유닛의 입력전압 측정값이 발광 다이오드 램프모듈을 구동하기 위한 스펙(specification) 상의 최소전압을 만족하는지 확인하여 사용가능한 조명제어유닛을 선별하는 제5단계, 조명제어유닛 Ck가 제5단계의 조건을 만족하는 사용가능한 조명제어유닛인지 판별하여, 제5단계의 조건을 만족하면 제7단계로 진행하는 제6단계, 사용가능한 조명제어유닛 중 입력전압 측정값이 가장 작은 조명제어유닛에서 제어되는 발광 다이오드 램프모듈의 밝기를 기준밝기로 설정하는 제7단계, 제7단계에서 설정된 기준밝기에 따라 조명제어유닛 Ck의 제어부에서 듀티비(duty-ratio) 제어신호를 출력하여 발광 다이오드 램프모듈의 밝기를 설정하는 제8단계, 조명제어유닛 Ck에서 발광 다이오드 램프모듈을 구동하는 제9단계를 포함하는 조명제어 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 일정 전압의 직류전원(DC power), 복수의 발광 다이오드(LED) 조명유닛 L1, L2, … , Ln (n은 양의 정수), 상기 직류전원으로부터 상기 복수의 발광 다이오드 조명유닛이 연결되는 직류 전력선(DC power line)을 포함하고, 상기 일정 전압은 55V 이하의 전압이며, 모든 발광 다이오드 조명유닛 Lk (k=1,…,n) 각각이 상기 직류전원의 양극과 음극에 연결된 2개의 전선으로 이루어진 동일한 전력선(power line)에 연결되며, 각각의 발광 다이오드 조명유닛 Lk (k=1,…,n)는 복수의 발광 다이오드(LED) 소자를 포함하는 발광 다이오드 램프모듈(LED lamp module)과 하나의 조명제어유닛(lighting control unit, LCU) Ck를 포함하는 조명제어 시스템에서 조명제어유닛 Ck의 조명제어 방법으로서, 조명제어유닛 Ck에서 발광 다이오드 조명유닛 Lk에 공급되는 입력전압과 입력전류를 측정하는 제1단계, 전체 조명제어유닛 Ck(k=1,…,n)의 아이디(ID) 및 통신순서를 확인하는 제2단계, 통신순서에 따라 조명제어유닛 Ck에서 측정된 입력전압 및 입력전류 측정값을 전송하고, 다른 모든 조명제어유닛에서 측정된 입력전압 및 입력전류 측정값을 수신하는 제3단계, 모든 조명제어유닛의 입력전압 측정값을 전압 레벨 순으로 정렬하는 제4단계, 각 조명제어유닛의 입력전압 측정값이 발광 다이오드 램프모듈을 구동하기 위한 스펙(specification) 상의 최소전압을 만족하는지 확인하여 사용가능한 조명제어유닛을 선별하는 제5단계, 조명제어유닛 Ck가 제5단계의 조건을 만족하는 사용가능한 조명제어유닛인지 판별하여, 제5단계의 조건을 만족하면 제7단계로 진행하는 제6단계, 사용가능한 모든 조명제어유닛에 대해 상기 직류전원부터의 배선에 사용된 전선 길이를 계산하는 제7단계, 사용가능한 조명제어유닛 중 제7단계에서 계산된 전선 길이가 가장 긴 조명제어유닛에서 제어되는 발광 다이오드 램프모듈의 밝기를 기준밝기로 설정하는 제8단계, 제8단계에서 설정된 기준밝기에 따라 조명제어유닛 Ck의 제어부에서 듀티비(duty-ratio) 제어신호를 출력하여 발광 다이오드 램프모듈의 밝기를 설정하는 제9단계, 조명제어유닛 Ck에서 발광 다이오드 램프모듈을 구동하는 제10단계를 포함하는 조명제어 방법을 제공한다.

본 발명은 각각의 발광 다이오드 램프모듈을 제어하는 조명제어유닛을 이용함으로써, 상당히 낮은 수준의 저전압 직류전원을 직류 단선 배선 방식으로 발광 다이오드 조명에 이용하는 경우 전선의 저항에 의해 발생하는 전압강하로 인한 밝기 불균일을 해결하고, 목적에 따라 지정된 발광 다이오드 램프모듈의 밝기를 간편하고 균일하게 제어하는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명제어 시스템의 블록도.
도 2는 발광 다이오드 조명유닛의 세부 구성을 보인 블록도.
도 3은 조명제어유닛에 대한 배선길이 계산을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명제어 방법의 순서도.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조명제어 방법의 순서도.

본 발명은 발광 다이오드 조명(LED lighting)에 적용되는 것으로서, 상당히 낮은 수준의 저전압 직류전원을 이용한다. 본 발명에서 이용하는 극 저전압 직류전원(E-LVDC power)은 55V(volt) 이하의 직류전원을 의미한다. 또한, 본 발명은 도 1에 보인 바와 같이, 극 저전압 직류전원에 2개의 전선을 이용하여 다수의 발광 다이오드(LED) 조명유닛이 연결되는 배선 방식을 이용하는데, 이에 따라 단일한 직류전원으로부터 각각의 발광 다이오드 조명유닛이 2개의 전선으로 이루어진 동일한 전력선(power line)으로 연결된다

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명제어 시스템의 블록도이며, 도 2는 발광 다이오드 조명유닛의 세부 구성을 보인 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 조명제어 시스템은 일정 전압의 직류전원(20), 복수의 발광 다이오드(LED) 조명유닛(10-1,…,10-n), 직류전원(20)으로부터 각각의 발광 다이오드 조명유닛(10-1,…,10-n)이 연결되는 직류 전력선(DC power line, 30)을 포함한다. 상기 일정 전압은 55V 이하의 전압이며, 직류 전력선(30)은 직류전원(20)의 양극 및 음극에 연결된 2개의 전선을 포함한다. 발광 다이오드 조명유닛(10-1,…,10-n)은 모두 동일하게 구성된 유닛을 사용한다. 동일한 유닛을 사용함으로써, 설치시에 스펙(specification)상 허용되는 최소 밝기를 낼 수 있는 직류전원(20)의 출력을 설정할 수 있으며, 이로부터 최종 설치 결과물에서 스펙 상의 최소 밝기를 사용 가능한 기준 밝기로 설정하여 각각의 발광 다이오드 조명유닛(10-1,…,10-n)의 밝기를 제어한다.

도 2를 참조하면, 발광 다이오드 조명유닛(10-1,…,10-n)은 발광 다이오드 램프모듈(100)과 조명제어유닛(lighting control unit, 200)을 포함한다. 발광 다이오드 램프모듈(100)은 복수의 발광 다이오드 소자를 포함하며, 본 발명의 발광 다이오드 램프모듈(100)은 하나의 모듈화된 부품으로서, 시중에서 유통되는 발광 다이오드 램프(LED lamp)를 이용할 수 있다. 모듈화되어 거래되는 발광 다이오드 램프모듈(100)은 발광 다이오드 자체 채널에 의한 전압강하를 고려하여 이를 자체적으로 처리하도록 제조되므로, 발광 다이오드 자체 채널에 의한 전압강하는 본 발명에서 고려하고자 하는 직류 전력선 배선에 사용되는 전선의 저항으로 인한 전압강하보다 작다. 또한, 발광 다이오드 램프모듈(100)을 포함한 발광 다이오드 조명유닛(10-1,…,10-n) 안에서의 전압강하는 미리 계산되어 처리될 수 있으므로, 전체 조명제어 시스템의 밝기 제어에 영향을 미치지 않는다. 따라서, 조명의 밝기에 영향을 미치는 주 요인은 전선의 저항에 의한 전압강하라 할 수 있으며, 본 발명은 이를 해결하기 위한 조명제어 시스템과 조명제어 방법을 제시한다.

조명제어유닛(200)은 기준전압(Vref) 생성부(210), 제어부(micro-controller, 220), 펄스폭 변조부(pulse-width modulator, 230), 발광 다이오드 드라이버(LED driver, 240), 직류 전력선 통신부(DC power line communicator, 250), 측정부(detector, 260)를 포함한다.

기준전압 생성부(210)는 조명제어유닛(200)에 입력되는 입력전압에 대한 측정 기준전압을 생성하며, 생성된 전압은 제어부(220)에서 측정의 기준값으로 사용된다. 기준전압(Vref)을 이용하는 것은 리플 전압이 발생하는 등의 이유로 입력되는 전압이 변화하는 상황에서 입력전압을 보다 정확하게 검출하기 위하여 리플이 발생하지 않는 안정한 전압을 설정하고 이를 기준으로 입력전압의 상대적인 변화를 감지하기 위한 것이다. 제어부(micro-controller, 220)에서 전압을 아날로그-디지털(AD) 변환할 경우 리플이 발생하게 되면 제어부(220)의 전압에도 영향을 미치게 되고, 이 때 AD 변환된 값도 이에 영향을 받게 된다. 그러나, 리플의 영향을 받지 않는 안정한 기준전압을 설정하고 AD 변환의 기준으로 하여 AD 변환결과를 얻게되면 안정적인 값을 얻을 수 있다.

측정부(260)는 조명제어유닛(200)에 입력되는 입력전압의 크기를 측정하며, 그 외에 입력전류 등을 측정한다. 측정된 값은 제어부(220)에 전달되어 발광 다이오드 램프모듈(100)의 밝기 제어에 이용된다.

제어부(220)는 측정부(260)에서 측정된 입력전압과 입력전류 등을 읽어들이고, 직류 전력선 통신부(250)의 데이터 송수신 기능을 제어하며, 통신을 통해 전달된 데이터에 대한 정렬을 진행하고 정렬된 데이터에 따라 각 조명제어유닛(200)의 순서를 설정한다. 또한, 이상(abnormal) 상태를 확인하여 다른 조명제어유닛(200)에 전달하는 기능을 담당한다.

펄스폭 변조부(230)는 제어부(220)에서 출력된 듀티비(duty ratio) 제어신호에 따라 발광 다이오드 램프모듈(100)의 밝기를 설정하는 신호를 출력한다.

발광 다이오드 드라이버(240)는 펄스폭 변조부(230)의 출력신호에 따라 발광 다이오드 램프모듈(100)의 구동을 담당하게 되며, 직류/직류 변환기(DC-DC converter)가 내장되며, 정전류/정전압 기능을 가진다. 또한, 발광 다이오드 램프의 상태에 따라서 과도 전류와 고열에 대한 프로텍트 기능을 가진다. 과전압, 과전류, 고온, 램프 불량 등을 감지하여 제어부(220)에 전달함으로써 제어부(220)에서 적절한 조치를 취할 수 있도록 한다.

직류 전력선 통신부(250)는 각 조명제어유닛(200) 간 통신을 담당하며, 직류 단선 배선을 이용하므로 모든 조명제어유닛(200)은 동일한 전력선(power line)을 사용하여 통신을 하게 된다. 전원 라인과 동일한 라인을 이용하여 통신함으로써 통신을 위한 별도의 라인을 필요로 하지 않게 되므로 조명제어 시스템의 설치 복잡도를 낮출 수 있다. 직류 전력선 통신(DC power line communication) 방식은 기 개발된 통신의 하드웨어 방식으로서, 본 발명에서 직류 전력선 통신 방식을 채택한 것은 단선 배선의 속성을 유지하며, 원거리 직류 전력 전송에 있어 발생하는 전선의 저항으로 인한 전압강하에 대응하기 위해서이다. 통신을 통하여 각 조명제어유닛(200)에서 발생하는 전압강하의 정도를 확인하고, 이를 각 조명제어유닛(200)에 전송하여 데이터를 공유하고, 이에 준하여 적절한 제어를 하기 위해서이다. 전력선 통신 방식이 아닌 다른 통신 방식을 이용하게 되면, 추가적인 배선이 필요하며, 무선의 경우에는 혼선 및 거리의 제약으로 인해 음영 지역이 발생할 수 있다. 이러한 문제점을 고려하여 본 발명에서는 직류 전력선 통신을 이용한다.

이제, 조명제어 시스템을 구성하는 기본 요소인 발광 다이오드 조명유닛(10-1,…,10-n)의 전반적인 동작을 각각의 발광 다이오드 조명유닛에 포함된 조명제어유닛(200)을 중심으로 설명한다.

각각의 조명제어유닛(200)은 측정부(260)를 통해 직류전원(20)에서 공급되는 입력전압을 측정하고 필요에 따라 입력전류를 측정한다. 입력전압에 대한 측정은 전원 인가시 1회 측정되며, 전원이 리셋된 후 재측정이 이루어진다. 1회 측정된 값은 조명제어유닛(200)에 포함된 메모리에 저장된다. 각 조명제어유닛(200)에서의 전압 측정은 기준전압 생성부(210)에서 제공되는 기준전압(Vref)을 기준으로 측정하며, 각각의 조명제어유닛(200)은 동일 측정 방법을 이용한다. 측정된 입력전압은 각 조명제어유닛(200)의 직류 전력선 통신부(250)에 의해 직류 전력선(DC power line)을 경유하여 모든 조명제어유닛(200)에 전달되므로, 각각의 조명제어유닛(200)은 자신을 포함하여 모든 조명제어유닛(200)의 입력전압을 공유하게 된다. 이 때 필요에 따라 입력전류 측정값을 공유할 수도 있다. 각 조명제어유닛(200)에서 입력전압 측정값과 같은 데이터의 공유시 아이디(identification, ID)를 같이 전달하게 되는데, 제어의 목적에 따라 특정 그룹의 조명제어유닛(200)을 식별하기 위한 그룹 아이디(ID)를 공유할 수 있다. 예를 들어, 발광 다이오드 조명유닛(10-1,…,10-n) 중 그룹별로 조명의 밝기를 다르게 제어하려면, 동일한 밝기로 제어되는 그룹의 조명제어유닛(200)에 동일한 그룹 아이디를 부여하여 제어하게 된다. 데이터 공유 후에는 공유된 입력전압 측정 데이터를 크기 순으로 정렬하여 각 조명제어유닛(200)의 순서를 정하고, 필요에 따라 직류전원(20)으로부터 각각의 발광 다이오드 조명유닛(10-1,…,10-n)까지 배선에 이용된 전선의 길이를 산출한다. 이와 같이 산출된 전선의 길이는 발광 다이오드 조명유닛(10-1,…,10-n)이 설치된 상황에 따라 복수의 발광 다이오드 램프모듈(100)을 제어하는데 유용하게 이용될 수 있을 것이다. 전선의 길이는 입력전압 측정값이 가장 큰 조명제어유닛(200)이 포함된 발광 다이오드 조명유닛까지의 전선길이가 가장 짧은 것이며, 측정값이 가장 작은 조명제어유닛(200)이 포함된 발광 다이오드 조명유닛까지의 전선길이가 가장 긴 것이다. 모든 조명제어유닛(200)이 2개의 전선에 의하여 연결되므로, 전선에는 단위길이당 저항(resistance)이 발생하게 되며 이로 인하여 전압강하가 발생하게 된다. 입력전압의 레벨 순이나 계산된 전선의 길이에 따라 순서가 정해지게 되면, 입력전압이 가장 작은 조명제어유닛(200) 또는 직류전원(20)으로부터 배선에 이용된 전선길이가 가장 긴 발광 다이오드 조명유닛에 포함된 조명제어유닛(200)에서 측정된 입력전압에 대한 밝기를 기준 밝기로 설정한다. 입력전압이 가장 작거나 직류전원(20)으로부터 배선에 이용된 전선길이가 가장 긴 발광 다이오드 조명유닛의 조명제어유닛(200)에서 제어되는 발광 다이오드 램프모듈의 밝기가 가장 흐리므로, 균일한 밝기를 위해 다른 조명제어유닛(200)의 밝기를 기준 밝기와 동일하게 설정한다.

조명제어유닛(200)은 직류 전력선 통신을 통해 다른 조명제어유닛(200)의 입력전압 및 입력전류와 같은 측정값 데이터, 다른 발광 다이오드 램프모듈(100)의 이상이나 다른 조명제어유닛(200) 자체의 에러(error)와 같은 이상(abnormal) 상태 데이터, 다른 조명제어유닛(200)의 동작 스위치의 온/오프 상태, 직류전원(20)의 구동전압(Vcc) 등을 수신한다. 그리고, 조명제어유닛(200)은 직류 전력선 통신을 통해 본 조명제어유닛(200)의 입력전압 및 입력전류와 같은 측정값 데이터, 본 조명제어유닛(200)과 연결된 발광 다이오드 램프모듈(100)의 이상이나 본 조명제어유닛(200) 자체의 에러(error)와 같은 이상(abnormal) 상태 데이터 등을 송신한다. 이와 같이 조명제어 시스템을 구성하는 복수의 조명제어유닛(200)은 직류 전력선 통신을 통해 데이터를 공유함으로써, 각 발광 다이오드 램프모듈(100)의 밝기를 균일하게 제어하고 이상이 있는 발광 다이오드 조명유닛을 검출하여 상응하는 조치를 하게 된다.

도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 조명제어 시스템, 조명제어 방법을 정리하여 기술하면 다음과 같다.

본 발명에 일 실시예에 따른 조명제어 시스템은 일정 전압의 직류전원(DC power, 20), 복수의 발광 다이오드(LED) 조명유닛(10-1,…,10-n) L1, L2, … , Ln (n은 양의 정수), 직류전원(20)으로부터 복수의 발광 다이오드 조명유닛(10-1,…,10-n)이 연결되는 직류 전력선(DC power line)을 포함하고, 상기 일정 전압은 55V 이하의 전압이며, 모든 발광 다이오드 조명유닛 Lk (k=1,…,n) 각각이 직류전원(20)의 양극과 음극에 연결된 2개의 전선으로 이루어진 동일한 전력선(power line, 30)에 연결되며, 각각의 발광 다이오드 조명유닛 Lk (k=1,…,n)는 복수의 발광 다이오드(LED) 소자를 포함하는 발광 다이오드 램프모듈(LED lamp module, 100)과 하나의 조명제어유닛(lighting control unit, LCU, 200) Ck를 포함하며, 조명제어유닛(200) Ck는 직류 전력선(30)을 통해 발광 다이오드 조명유닛 Lk에 공급되는 입력전압과 입력전류를 측정하여 출력하는 측정부(260), 직류 전력선(30)을 이용하여 다른 모든 발광 다이오드 조명유닛에 포함된 조명제어유닛(200)과 데이터를 송수신하는 직류 전력선 통신부(250), 직류 전력선 통신부(250)의 데이터 송수신 기능을 제어하고, 측정부(260)와 직류 전력선 통신부(250)에서 입력받은 데이터를 처리하여 듀티비 제어신호(duty-ratio control signal)를 출력하는 제어부(220)를 포함하며, 제어부(220)는 측정부(260)에서 측정된 입력전압 및 입력전류 측정값을 입력받고, 직류 전력선 통신부(250)를 이용하여 통신순서에 따라 조명제어유닛(200) Ck에서 측정된 입력전압 및 입력전류 측정값을 전송하고, 다른 모든 조명제어유닛(200)에서 측정된 입력전압 및 입력전류 측정값을 수신하며, 모든 조명제어유닛(200)의 입력전압 측정값을 전압 레벨 순으로 정렬하며, 각 조명제어유닛(200)의 입력전압 측정값이 발광 다이오드 램프모듈(100)을 구동하기 위한 스펙(specification) 상의 최소전압을 만족하는지 확인하여 사용가능한 모든 조명제어유닛(200)을 선별하고, 조명제어유닛(200) Ck의 입력전압 측정값이 상기 최소전압을 만족하는 사용가능한 조명제어유닛(200)인지 판별하여 조명제어유닛(200) Ck가 사용가능한 조명제어유닛(200)이면, 사용가능한 조명제어유닛(200) 중 입력전압 측정값이 가장 작은 조명제어유닛(200)에서 제어되는 발광 다이오드 램프모듈(100)의 밝기를 기준밝기로 설정하며, 설정된 상기 기준밝기에 따라 듀티비(duty-ratio) 제어신호를 출력한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 조명제어 시스템은 제어부(220)는 조명제어유닛(200) Ck의 입력전압 측정값이 상기 최소전압을 만족하지 못하면 알림 장치를 통해 발광 다이오드 조명유닛 Lk가 전압강하에 의해 사용불가임을 알리고, 조명제어유닛(200) Ck의 동작 스위치를 오프(OFF)시키며, 상기 알림 장치는 사용불가를 표시하는 디스플레이(display) 장치, 사용불가를 알리는 경보(alarm) 장치를 포함하고, 조명제어유닛(200)은 제어부(220)에서 출력된 상기 듀티비 제어신호에 따라 발광 다이오드 램프모듈(100)의 밝기를 설정하는 신호를 출력하는 펄스폭 변조부(230), 직류/직류 변환기(DC/DC converter)를 포함하고, 펄스폭 변조부(230)에서 출력된 신호에 따라 발광 다이오드 램프모듈(100)을 구동하며, 과전압, 과전류, 고온, 램프 불량을 포함하는 이상 상태를 감지하여 제어부(220)로 전달하는 발광 다이오드 드라이버(LED driver, 240), 측정의 기준이 되는 기준전압(Vref)을 생성하여 제어부(220)에 전달하는 기준전압 생성부(210)를 더 포함한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 조명제어 시스템은 제어부(220)는 조명제어유닛(200) Ck가 제어하는 발광 다이오드 램프모듈(100)의 이상이나 조명제어유닛(200) Ck 자체의 에러를 체크하여 이상(abnormal) 상태를 확인하면, 다른 모든 조명제어유닛(200)에 조명제어유닛(200) Ck의 이상 상태 데이터를 전송하고, 조명제어유닛(200) Ck의 전원 스위치를 오프시키며, 상기 이상 상태는 과전압, 과전류, 고온, 램프 불량을 포함한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 조명제어 시스템은 조명제어유닛(200) Ck는 조명제어유닛(200) Ck의 아이디(ID)를 저장하는 메모리를 더 포함하고, 조명제어유닛(200) Ck의 상기 아이디(ID)는 고유(unique) 아이디, 정렬 아이디, 그룹(group) 아이디를 포함하며, 상기 고유 아이디는 조명제어유닛(200) 제조시에 부여된 고유한 아이디이고, 상기 정렬 아이디는 발광 다이오드 조명유닛의 설치 후 모든 조명제어유닛(200)의 입력전압 측정값을 전압 레벨 순으로 정렬한 순서에 따라 부여된 아이디이며, 상기 그룹 아이디는 조명 제어의 목적에 따라 외부 기기를 통하여 설정되는 아이디이며, 상기 외부 기기는 개인용 컴퓨터(PC), 스마트폰(smart phone)을 포함한다.

또한, 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 조명제어 시스템은 제어부(220)는 상기 기준밝기 설정시 가장 작은 입력전압 측정값 대신에, 입력전압 측정값이 상기 최소전압을 만족하는 사용가능한 모든 조명제어유닛(200)에 대해 직류전원(20)부터의 배선에 사용된 전선 길이를 계산하고, 사용가능한 조명제어유닛(200) 중 계산된 전선 길이가 가장 긴 조명제어유닛(200)에서 제어되는 발광 다이오드 램프모듈(100)의 밝기를 기준밝기로 설정하며, 직류전원(20)에서 공급되는 전압을

, 입력전압 측정값의 전압레벨에 따라 내림차순으로 정렬한 발광 다이오드 조명유닛의 순서를 L1, L2, … , Ln이라 하고, 발광 다이오드 조명유닛 Lk (k=1,…,n)의 조명제어유닛(200) Ck에서 측정된 입력전압 측정값을

, 발광 다이오드 조명유닛 Lk의 조명제어유닛(200) Ck에서 측정된 입력전류 측정값를

, 모든 입력전류 측정값의 합을

, 배선에 사용된 전선의 단위길이당 저항을

이라 하면, 직류전원(20)과 발광 다이오드 조명유닛 L1 사이 전선의 저항은 (E1)으로 주어지며,

(E1)

(E1)으로부터 직류전원(20)과 발광 다이오드 조명유닛 L1 사이 전선 길이는 양극 전선과 음극 전선을 고려하여

(E2)

로 주어지며, k=2,…,n인 경우에는 발광 다이오드 조명유닛 Lk-1과 Lk 사이 전선의 저항은 (E3)으로 주어지며,

(E3)

(E3)으로부터 발광 다이오드 조명유닛 Lk-1과 Lk 사이 전선 길이는 양극 전선과 음극 전선을 고려하여

(E4)

로 주어지며, 직류전원(20)으로부터 발광 다이오드 조명유닛 Lk (k=1,…,n)까지 사용되는 전선 길이는

(E5)

로 주어진다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명제어 방법은 일정 전압의 직류전원(20), 복수의 발광 다이오드(LED) 조명유닛(10-1,…,10-n) L1, L2, … , Ln (n은 양의 정수), 직류전원(20)으로부터 복수의 발광 다이오드 조명유닛(10-1,…,10-n)이 연결되는 직류 전력선(30)을 포함하고, 상기 일정 전압은 55V 이하의 전압이며, 모든 발광 다이오드 조명유닛 Lk (k=1,…,n) 각각이 직류전원(20)의 양극과 음극에 연결된 2개의 전선으로 이루어진 동일한 전력선(power line)에 연결되며, 각각의 발광 다이오드 조명유닛 Lk (k=1,…,n)는 복수의 발광 다이오드(LED) 소자를 포함하는 발광 다이오드 램프모듈(100)과 하나의 조명제어유닛(LCU, 200) Ck를 포함하는 조명제어 시스템에서 조명제어유닛(200) Ck의 조명제어 방법으로서, 조명제어유닛(200) Ck에서 발광 다이오드 조명유닛 Lk에 공급되는 입력전압을 측정하는 제1단계(도 4의 S1), 전체 조명제어유닛(200) Ck(k=1,…,n)의 아이디(ID) 및 통신순서를 확인하는 제2단계(도 4의 S2), 통신순서에 따라 조명제어유닛(200) Ck에서 측정된 입력전압 측정값을 전송하고, 다른 모든 조명제어유닛(200)에서 측정된 입력전압 측정값을 수신하는 제3단계(도 4의 S3), 모든 조명제어유닛(200)의 입력전압 측정값을 전압 레벨 순으로 정렬하는 제4단계(도 4의 S4), 각 조명제어유닛(200)의 입력전압 측정값이 발광 다이오드 램프모듈(100)을 구동하기 위한 스펙(specification) 상의 최소전압을 만족하는지 확인하여 사용가능한 조명제어유닛(200)을 선별하는 제5단계(도 4의 S5), 조명제어유닛(200) Ck가 제5단계의 조건을 만족하는 사용가능한 조명제어유닛(200)인지 판별하여, 제5단계의 조건을 만족하면 제7단계로 진행하는 제6단계(도 4의 S6), 사용가능한 조명제어유닛(200) 중 입력전압 측정값이 가장 작은 조명제어유닛(200)에서 제어되는 발광 다이오드 램프모듈(100)의 밝기를 기준밝기로 설정하는 제7단계(도 4의 S7), 제7단계에서 설정된 기준밝기에 따라 조명제어유닛(200) Ck의 제어부(220)에서 듀티비(duty-ratio) 제어신호를 출력하여 발광 다이오드 램프모듈(100)의 밝기를 설정하는 제8단계(도 4의 S9), 조명제어유닛(200) Ck에서 발광 다이오드 램프모듈(100)을 구동하는 제9단계(도 4의 S10)를 포함한다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명제어 방법은 제7단계와 제8단계 사이에 조명제어유닛(200) Ck의 동작 스위치가 온(ON) 상태인지 확인하여, 온 상태이면 제8단계로 진행하고, 오프(OFF) 상태이면 대기 모드(idle mode)인 제10단계로 진행하는 제7-1단계(도 4의 S8), 제7단계와 제7-1단계 사이로 진행하는 제10단계(도 4의 S11)를 더 포함하고, 제9단계 이후에는 제7-1단계로 진행한다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명제어 방법은 제6단계에서 조명제어유닛(200) Ck가 제5단계의 조건을 만족하지 못하면 알림 장치를 통해 발광 다이오드 조명유닛 Lk가 전압강하에 의해 사용불가임을 알리고, 제12단계로 진행하는 제11단계(도 4의 S12), 조명제어유닛(200) Ck의 동작 스위치를 오프(OFF)시키고 오프라인 수동조치를 대기하는 제12단계(도 4의 S13, S14)를 더 포함하고, 상기 알림 장치는 사용불가를 표시하는 디스플레이(display) 장치, 사용불가를 알리는 경보(alarm) 장치를 포함한다. 상기 오프라인 수동조치는 사용불가인 발광 다이오드 조명유닛에 대해 전원을 추가하거나 전체 조명제어 시스템의 설계를 변경하는 방법 등을 포함할 수 있다. 추가 조치를 하지 않는 경우에는 사용불가 조명제어유닛(200)의 아이디(ID)를 파기하고 통신을 통해 공유함으로써, 전체 조명제어 시스템에 영향을 주지 않도록 한다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명제어 방법은 조명제어유닛(200) Ck는 조명제어유닛(200) Ck가 제어하는 발광 다이오드 램프모듈(100)의 이상이나 조명제어유닛(200) Ck 자체의 에러를 체크하여 이상(abnormal) 상태를 확인하면, 다른 모든 조명제어유닛(200)에 조명제어유닛(200) Ck의 이상 상태 데이터를 전송하고, 조명제어유닛(200) Ck의 전원 스위치를 오프시키며, 상기 이상 상태는 과전압, 과전류, 고온, 램프 불량을 포함한다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명제어 방법은 조명제어유닛(200)의 상기 아이디(ID)는 고유(unique) 아이디, 정렬 아이디, 그룹(group) 아이디를 포함하고, 상기 고유 아이디는 조명제어유닛(200) 제조시에 부여된 고유한 아이디이고, 상기 정렬 아이디는 발광 다이오드 조명유닛(200)의 설치 후 제4단계에서 정렬된 순서에 따라 부여된 아이디이며, 상기 그룹 아이디는 조명 제어의 목적에 따라 외부 기기를 통하여 설정되는 아이디이며, 상기 외부 기기는 개인용 컴퓨터(PC), 스마트폰(smart phone)을 포함한다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조명제어 방법은 일정 전압의 직류전원(20), 복수의 발광 다이오드(LED) 조명유닛(10-1,…,10-n) L1, L2, … , Ln (n은 양의 정수), 직류전원(20)으로부터 복수의 발광 다이오드 조명유닛(10-1,…,10-n)이 연결되는 직류 전력선(30)을 포함하고, 상기 일정 전압은 55V 이하의 전압이며, 모든 발광 다이오드 조명유닛 Lk (k=1,…,n) 각각이 직류전원(20)의 양극과 음극에 연결된 2개의 전선으로 이루어진 동일한 전력선(power line)에 연결되며, 각각의 발광 다이오드 조명유닛 Lk (k=1,…,n)는 복수의 발광 다이오드(LED) 소자를 포함하는 발광 다이오드 램프모듈(100)과 하나의 조명제어유닛(200) Ck를 포함하는 조명제어 시스템에서 조명제어유닛(200) Ck의 조명제어 방법으로서, 조명제어유닛(200) Ck에서 발광 다이오드 조명유닛 Lk에 공급되는 입력전압과 입력전류를 측정하는 제1단계(도 5의 S11), 전체 조명제어유닛(200) Ck(k=1,…,n)의 아이디(ID) 및 통신순서를 확인하는 제2단계(도 5의 S12), 통신순서에 따라 조명제어유닛(200) Ck에서 측정된 입력전압 및 입력전류 측정값을 전송하고, 다른 모든 조명제어유닛(200)에서 측정된 입력전압 및 입력전류 측정값을 수신하는 제3단계(도 5의 S13), 모든 조명제어유닛(200)의 입력전압 측정값을 전압 레벨 순으로 정렬하는 제4단계(도 5의 S14), 각 조명제어유닛(200)의 입력전압 측정값이 발광 다이오드 램프모듈(100)을 구동하기 위한 스펙(specification) 상의 최소전압을 만족하는지 확인하여 사용가능한 조명제어유닛(200)을 선별하는 제5단계(도 5의 S15), 조명제어유닛(200) Ck가 제5단계의 조건을 만족하는 사용가능한 조명제어유닛(200)인지 판별하여, 제5단계의 조건을 만족하면 제7단계로 진행하는 제6단계(도 5의 S16), 사용가능한 모든 조명제어유닛(200)에 대해 직류전원(20)부터의 배선에 사용된 전선 길이를 계산하는 제7단계(도 5의 S17), 사용가능한 조명제어유닛(200) 중 제7단계에서 계산된 전선 길이가 가장 긴 조명제어유닛(200)에서 제어되는 발광 다이오드 램프모듈(100)의 밝기를 기준밝기로 설정하는 제8단계(도 5의 S18), 제8단계에서 설정된 기준밝기에 따라 조명제어유닛(200) Ck의 제어부(220)에서 듀티비(duty-ratio) 제어신호를 출력하여 발광 다이오드 램프모듈(100)의 밝기를 설정하는 제9단계(도 5의 S20), 조명제어유닛(200) Ck에서 발광 다이오드 램프모듈(100)을 구동하는 제10단계(도 5의 S21)를 포함한다.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조명제어 방법은 제7단계에서 직류전원(20)에서 공급되는 전압을

, 모든 입력전류 측정값의 합을

, 배선에 사용된 전선의 단위길이당 저항을

(E1)

(E2)

(E3)

(E4)

(E5)

로 주어진다.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조명제어 방법은 제8단계와 제9단계 사이에 조명제어유닛(200) Ck의 동작 스위치가 온(ON) 상태인지 확인하여, 온 상태이면 제9단계로 진행하고, 오프(OFF) 상태이면 대기 모드(idle mode)인 제11단계로 진행하는 제8-1단계(도 5의 S19), 제8단계와 제8-1단계 사이로 진행하는 제11단계(도 5의 S22)를 더 포함하고, 제10단계 이후에는 제8-1단계로 진행한다.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조명제어 방법은 제6단계에서 조명제어유닛(200) Ck가 제5단계의 조건을 만족하지 못하면 알림 장치를 통해 발광 다이오드 조명유닛 Lk가 전압강하에 의해 사용불가임을 알리고, 제13단계로 진행하는 제12단계(도 5의 S23), 조명제어유닛(200) Ck의 동작 스위치를 오프(OFF)시키고 오프라인 수동조치를 대기하는 제13단계(도 5의 S24, S25)를 더 포함하고, 상기 알림 장치는 사용불가를 표시하는 디스플레이(display) 장치, 사용불가를 알리는 경보(alarm) 장치를 포함한다. 상기 오프라인 수동조치는 사용불가인 발광 다이오드 조명유닛에 대해 전원을 추가하거나 전체 조명제어 시스템의 설계를 변경하는 방법 등을 포함할 수 있다. 추가 조치를 하지 않는 경우에는 사용불가 조명제어유닛(200)의 아이디(ID)를 파기하고 통신을 통해 공유함으로써, 전체 조명제어 시스템에 영향을 주지 않도록 한다.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조명제어 방법은 조명제어유닛(200) Ck는 조명제어유닛(200) Ck가 제어하는 발광 다이오드 램프모듈(100)의 이상이나 조명제어유닛(200) Ck 자체의 에러를 체크하여 이상(abnormal) 상태를 확인하면, 다른 모든 조명제어유닛(200)에 조명제어유닛(200) Ck의 이상 상태 데이터를 전송하고, 조명제어유닛(200) Ck의 전원 스위치를 오프시키며, 상기 이상 상태는 과전압, 과전류, 고온, 램프 불량을 포함한다.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조명제어 방법은 조명제어유닛(200)의 상기 아이디(ID)는 고유(unique) 아이디, 정렬 아이디, 그룹(group) 아이디를 포함하고, 상기 고유 아이디는 조명제어유닛(200) 제조시에 부여된 고유한 아이디이고, 상기 정렬 아이디는 발광 다이오드 조명유닛의 설치 후 제4단계에서 정렬된 순서에 따라 부여된 아이디이며, 상기 그룹 아이디는 조명 제어의 목적에 따라 외부 기기를 통하여 설정되는 아이디이며, 상기 외부 기기는 개인용 컴퓨터(PC), 스마트폰(smart phone)을 포함한다.

10-1,…,10-n: 발광 다이오드(LED) 조명유닛
20: 직류전원(DC Power)
30: 직류 전력선(DC power line)
100: 발광 다이오드 램프모듈(LED lamp module)
200: 조명제어유닛(lighting control unit)
210: 기준전압(Vref) 생성부
220: 제어부(micro-controller)
330: 펄스폭변조부(pulse-width modulator)
240: 발광 다이오드 드라이버(LED driver)
250: 직류 전력선 통신부(DC power line communicator)
260: 측정부(detector)

Claims

일정 전압의 직류전원(DC power);
복수의 발광 다이오드(LED) 조명유닛 L1, L2, … , Ln (n은 양의 정수);
상기 직류전원으로부터 상기 복수의 발광 다이오드 조명유닛이 연결되는 직류 전력선(DC power line);
을 포함하고,
상기 일정 전압은 55V 이하의 전압이며,
모든 발광 다이오드 조명유닛 Lk (k=1,…,n) 각각이 상기 직류전원의 양극과 음극에 연결된 2개의 전선으로 이루어진 동일한 전력선(power line)에 연결되며,
각각의 발광 다이오드 조명유닛 Lk (k=1,…,n)는
복수의 발광 다이오드(LED) 소자를 포함하는 발광 다이오드 램프모듈(LED lamp module)과 하나의 조명제어유닛(lighting control unit, LCU) Ck를 포함하며,
조명제어유닛 Ck는
상기 직류 전력선을 통해 발광 다이오드 조명유닛 Lk에 공급되는 입력전압과 입력전류를 측정하여 출력하는 측정부;
상기 직류 전력선을 이용하여 다른 모든 발광 다이오드 조명유닛에 포함된 조명제어유닛과 데이터를 송수신하는 직류 전력선 통신부;
상기 직류 전력선 통신부의 데이터 송수신 기능을 제어하고, 상기 측정부와 상기 직류 전력선 통신부에서 입력받은 데이터를 처리하여 듀티비 제어신호(duty-ratio control signal)를 출력하는 제어부;
를 포함하며,
상기 제어부는
상기 측정부에서 측정된 입력전압 및 입력전류 측정값을 입력받고,
상기 직류 전력선 통신부를 이용하여 통신순서에 따라 조명제어유닛 Ck에서 측정된 입력전압 및 입력전류 측정값을 전송하고, 다른 모든 조명제어유닛에서 측정된 입력전압 및 입력전류 측정값을 수신하며,
모든 조명제어유닛의 입력전압 측정값을 전압 레벨 순으로 정렬하며,
각 조명제어유닛의 입력전압 측정값이 발광 다이오드 램프모듈을 구동하기 위한 스펙(specification) 상의 최소전압을 만족하는지 확인하여 사용가능한 모든 조명제어유닛을 선별하고,
조명제어유닛 Ck의 입력전압 측정값이 상기 최소전압을 만족하는 사용가능한 조명제어유닛인지 판별하여 조명제어유닛 Ck가 사용가능한 조명제어유닛이면, 사용가능한 조명제어유닛 중 입력전압 측정값이 가장 작은 조명제어유닛에서 제어되는 발광 다이오드 램프모듈의 밝기를 기준밝기로 설정하며, 설정된 상기 기준밝기에 따라 듀티비(duty-ratio) 제어신호를 출력하는 조명제어 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제어부는
조명제어유닛 Ck의 입력전압 측정값이 상기 최소전압을 만족하지 못하면 알림 장치를 통해 발광 다이오드 조명유닛 Lk가 전압강하에 의해 사용불가임을 알리고, 조명제어유닛 Ck의 동작 스위치를 오프(OFF)시키며,
상기 알림 장치는 사용불가를 표시하는 디스플레이(display) 장치, 사용불가를 알리는 경보(alarm) 장치를 포함하고,
상기 조명제어유닛은
상기 제어부에서 출력된 상기 듀티비 제어신호에 따라 발광 다이오드 램프모듈의 밝기를 설정하는 신호를 출력하는 펄스폭 변조부;
직류/직류 변환기(DC/DC converter)를 포함하고, 상기 펄스폭 변조부에서 출력된 신호에 따라 발광 다이오드 램프모듈을 구동하며, 과전압, 과전류, 고온, 램프 불량을 포함하는 이상 상태를 감지하여 상기 제어부로 전달하는 발광 다이오드 드라이버(LED driver);
측정의 기준이 되는 기준전압(Vref)을 생성하여 상기 제어부에 전달하는 기준전압 생성부;
를 더 포함하는 조명제어 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제어부는
조명제어유닛 Ck가 제어하는 발광 다이오드 램프모듈의 이상이나 조명제어유닛 Ck 자체의 에러를 체크하여 이상(abnormal) 상태를 확인하면,
다른 모든 조명제어유닛에 조명제어유닛 Ck의 이상 상태 데이터를 전송하고, 조명제어유닛 Ck의 전원 스위치를 오프시키며,
상기 이상 상태는 과전압, 과전류, 고온, 램프 불량을 포함하는 조명제어 시스템.
제1항에 있어서,
조명제어유닛 Ck는 조명제어유닛 Ck의 아이디(ID)를 저장하는 메모리를 더 포함하고,
조명제어유닛 Ck의 상기 아이디(ID)는 고유(unique) 아이디, 정렬 아이디, 그룹(group) 아이디를 포함하며,
상기 고유 아이디는 조명제어유닛 제조시에 부여된 고유한 아이디이고,
상기 정렬 아이디는 발광 다이오드 조명유닛의 설치 후 모든 조명제어유닛의 입력전압 측정값을 전압 레벨 순으로 정렬한 순서에 따라 부여된 아이디이며,
상기 그룹 아이디는 조명 제어의 목적에 따라 외부 기기를 통하여 설정되는 아이디이며, 상기 외부 기기는 개인용 컴퓨터(PC), 스마트폰(smart phone)을 포함하는 조명제어 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제어부는
상기 기준밝기 설정시 가장 작은 입력전압 측정값 대신에,
입력전압 측정값이 상기 최소전압을 만족하는 사용가능한 모든 조명제어유닛에 대해 상기 직류전원부터의 배선에 사용된 전선 길이를 계산하고, 사용가능한 조명제어유닛 중 계산된 전선 길이가 가장 긴 조명제어유닛에서 제어되는 발광 다이오드 램프모듈의 밝기를 기준밝기로 설정하며,
상기 직류전원에서 공급되는 전압을
, 입력전압 측정값의 전압레벨에 따라 내림차순으로 정렬한 발광 다이오드 조명유닛의 순서를 L1, L2, … , Ln이라 하고, 발광 다이오드 조명유닛 Lk (k=1,…,n)의 조명제어유닛 Ck에서 측정된 입력전압 측정값을
, 발광 다이오드 조명유닛 Lk의 조명제어유닛 Ck에서 측정된 입력전류 측정값를
, 모든 입력전류 측정값의 합을
, 배선에 사용된 전선의 단위길이당 저항을

이라 하면,
상기 직류전원과 발광 다이오드 조명유닛 L1 사이 전선의 저항은 (E1)으로 주어지며,

(E1)
(E1)으로부터 상기 직류전원과 발광 다이오드 조명유닛 L1 사이 전선 길이는 양극 전선과 음극 전선을 고려하여

(E2)
로 주어지며,
k=2,…,n인 경우에는 발광 다이오드 조명유닛 Lk-1과 Lk 사이 전선의 저항은 (E3)으로 주어지며,

(E3)
(E3)으로부터 발광 다이오드 조명유닛 Lk-1과 Lk 사이 전선 길이는 양극 전선과 음극 전선을 고려하여

(E4)
로 주어지며,
상기 직류전원으로부터 발광 다이오드 조명유닛 Lk (k=1,…,n)까지 사용되는 전선 길이는

(E5)
로 주어지는 조명제어 시스템.
일정 전압의 직류전원(DC power), 복수의 발광 다이오드(LED) 조명유닛 L1, L2, … , Ln (n은 양의 정수), 상기 직류전원으로부터 상기 복수의 발광 다이오드 조명유닛이 연결되는 직류 전력선(DC power line)을 포함하고, 상기 일정 전압은 55V 이하의 전압이며, 모든 발광 다이오드 조명유닛 Lk (k=1,…,n) 각각이 상기 직류전원의 양극과 음극에 연결된 2개의 전선으로 이루어진 동일한 전력선(power line)에 연결되며, 각각의 발광 다이오드 조명유닛 Lk (k=1,…,n)는 복수의 발광 다이오드(LED) 소자를 포함하는 발광 다이오드 램프모듈(LED lamp module)과 하나의 조명제어유닛(lighting control unit, LCU) Ck를 포함하는 조명제어 시스템에서 조명제어유닛 Ck의 조명제어 방법으로서,
조명제어유닛 Ck에서 발광 다이오드 조명유닛 Lk에 공급되는 입력전압을 측정하는 제1단계;
전체 조명제어유닛 Ck(k=1,…,n)의 아이디(ID) 및 통신순서를 확인하는 제2단계;
통신순서에 따라 조명제어유닛 Ck에서 측정된 입력전압 측정값을 전송하고, 다른 모든 조명제어유닛에서 측정된 입력전압 측정값을 수신하는 제3단계;
모든 조명제어유닛의 입력전압 측정값을 전압 레벨 순으로 정렬하는 제4단계;
각 조명제어유닛의 입력전압 측정값이 발광 다이오드 램프모듈을 구동하기 위한 스펙(specification) 상의 최소전압을 만족하는지 확인하여 사용가능한 조명제어유닛을 선별하는 제5단계;
조명제어유닛 Ck가 제5단계의 조건을 만족하는 사용가능한 조명제어유닛인지 판별하여, 제5단계의 조건을 만족하면 제7단계로 진행하는 제6단계;
사용가능한 조명제어유닛 중 입력전압 측정값이 가장 작은 조명제어유닛에서 제어되는 발광 다이오드 램프모듈의 밝기를 기준밝기로 설정하는 제7단계;
제7단계에서 설정된 기준밝기에 따라 조명제어유닛 Ck의 제어부에서 듀티비(duty-ratio) 제어신호를 출력하여 발광 다이오드 램프모듈의 밝기를 설정하는 제8단계;
조명제어유닛 Ck에서 발광 다이오드 램프모듈을 구동하는 제9단계;
를 포함하는 조명제어 방법.
제6항에 있어서,
제7단계와 제8단계 사이에 조명제어유닛 Ck의 동작 스위치가 온(ON) 상태인지 확인하여, 온 상태이면 제8단계로 진행하고, 오프(OFF) 상태이면 대기 모드(idle mode)인 제10단계로 진행하는 제7-1단계;
제7단계와 제7-1단계 사이로 진행하는 제10단계;
를 더 포함하고,
제9단계 이후에는 제7-1단계로 진행하는 조명제어 방법.
제6항에 있어서,
제6단계에서 조명제어유닛 Ck가 제5단계의 조건을 만족하지 못하면 알림 장치를 통해 발광 다이오드 조명유닛 Lk가 전압강하에 의해 사용불가임을 알리고, 제12단계로 진행하는 제11단계;
조명제어유닛 Ck의 동작 스위치를 오프(OFF)시키고 오프라인 수동조치를 대기하는 제12단계;
를 더 포함하고,
상기 알림 장치는 사용불가를 표시하는 디스플레이(display) 장치, 사용불가를 알리는 경보(alarm) 장치를 포함하는 조명제어 방법.
제6항에 있어서,
조명제어유닛 Ck는
조명제어유닛 Ck가 제어하는 발광 다이오드 램프모듈의 이상이나 조명제어유닛 Ck 자체의 에러를 체크하여 이상(abnormal) 상태를 확인하면,
다른 모든 조명제어유닛에 조명제어유닛 Ck의 이상 상태 데이터를 전송하고, 조명제어유닛 Ck의 전원 스위치를 오프시키며,
상기 이상 상태는 과전압, 과전류, 고온, 램프 불량을 포함하는 조명제어 방법.
제6항에 있어서,
조명제어유닛의 상기 아이디(ID)는 고유(unique) 아이디, 정렬 아이디, 그룹(group) 아이디를 포함하고,
상기 고유 아이디는 조명제어유닛 제조시에 부여된 고유한 아이디이고,
상기 정렬 아이디는 발광 다이오드 조명유닛의 설치 후 제4단계에서 정렬된 순서에 따라 부여된 아이디이며,
상기 그룹 아이디는 조명 제어의 목적에 따라 외부 기기를 통하여 설정되는 아이디이며, 상기 외부 기기는 개인용 컴퓨터(PC), 스마트폰(smart phone)을 포함하는 조명 제어 방법.
일정 전압의 직류전원(DC power), 복수의 발광 다이오드(LED) 조명유닛 L1, L2, … , Ln (n은 양의 정수), 상기 직류전원으로부터 상기 복수의 발광 다이오드 조명유닛이 연결되는 직류 전력선(DC power line)을 포함하고, 상기 일정 전압은 55V 이하의 전압이며, 모든 발광 다이오드 조명유닛 Lk (k=1,…,n) 각각이 상기 직류전원의 양극과 음극에 연결된 2개의 전선으로 이루어진 동일한 전력선(power line)에 연결되며, 각각의 발광 다이오드 조명유닛 Lk (k=1,…,n)는 복수의 발광 다이오드(LED) 소자를 포함하는 발광 다이오드 램프모듈(LED lamp module)과 하나의 조명제어유닛(lighting control unit, LCU) Ck를 포함하는 조명제어 시스템에서 조명제어유닛 Ck의 조명제어 방법으로서,
조명제어유닛 Ck에서 발광 다이오드 조명유닛 Lk에 공급되는 입력전압과 입력전류를 측정하는 제1단계;
전체 조명제어유닛 Ck(k=1,…,n)의 아이디(ID) 및 통신순서를 확인하는 제2단계;
통신순서에 따라 조명제어유닛 Ck에서 측정된 입력전압 및 입력전류 측정값을 전송하고, 다른 모든 조명제어유닛에서 측정된 입력전압 및 입력전류 측정값을 수신하는 제3단계;
모든 조명제어유닛의 입력전압 측정값을 전압 레벨 순으로 정렬하는 제4단계;
각 조명제어유닛의 입력전압 측정값이 발광 다이오드 램프모듈을 구동하기 위한 스펙(specification) 상의 최소전압을 만족하는지 확인하여 사용가능한 조명제어유닛을 선별하는 제5단계;
조명제어유닛 Ck가 제5단계의 조건을 만족하는 사용가능한 조명제어유닛인지 판별하여, 제5단계의 조건을 만족하면 제7단계로 진행하는 제6단계;
사용가능한 모든 조명제어유닛에 대해 상기 직류전원부터의 배선에 사용된 전선 길이를 계산하는 제7단계;
사용가능한 조명제어유닛 중 제7단계에서 계산된 전선 길이가 가장 긴 조명제어유닛에서 제어되는 발광 다이오드 램프모듈의 밝기를 기준밝기로 설정하는 제8단계;
제8단계에서 설정된 기준밝기에 따라 조명제어유닛 Ck의 제어부에서 듀티비(duty-ratio) 제어신호를 출력하여 발광 다이오드 램프모듈의 밝기를 설정하는 제9단계;
조명제어유닛 Ck에서 발광 다이오드 램프모듈을 구동하는 제10단계;
를 포함하는 조명제어 방법.
제11항에 있어서,
제7단계에서
상기 직류전원에서 공급되는 전압을
, 입력전압 측정값의 전압레벨에 따라 내림차순으로 정렬한 발광 다이오드 조명유닛의 순서를 L1, L2, … , Ln이라 하고, 발광 다이오드 조명유닛 Lk (k=1,…,n)의 조명제어유닛 Ck에서 측정된 입력전압 측정값을
, 발광 다이오드 조명유닛 Lk의 조명제어유닛 Ck에서 측정된 입력전류 측정값를
, 모든 입력전류 측정값의 합을
, 배선에 사용된 전선의 단위길이당 저항을

이라 하면,
상기 직류전원과 발광 다이오드 조명유닛 L1 사이 전선의 저항은 (E1)으로 주어지며,

(E1)
(E1)으로부터 상기 직류전원과 발광 다이오드 조명유닛 L1 사이 전선 길이는 양극 전선과 음극 전선을 고려하여

(E2)
로 주어지며,
k=2,…,n인 경우에는 발광 다이오드 조명유닛 Lk-1과 Lk 사이 전선의 저항은 (E3)으로 주어지며,

(E3)
(E3)으로부터 발광 다이오드 조명유닛 Lk-1과 Lk 사이 전선 길이는 양극 전선과 음극 전선을 고려하여

(E4)
로 주어지며,
상기 직류전원으로부터 발광 다이오드 조명유닛 Lk (k=1,…,n)까지 사용되는 전선 길이는

(E5)
로 주어지는 조명제어 방법.
제11항에 있어서,
제8단계와 제9단계 사이에 조명제어유닛 Ck의 동작 스위치가 온(ON) 상태인지 확인하여, 온 상태이면 제9단계로 진행하고, 오프(OFF) 상태이면 대기 모드(idle mode)인 제11단계로 진행하는 제8-1단계;
제8단계와 제8-1단계 사이로 진행하는 제11단계;
를 더 포함하고,
제10단계 이후에는 제8-1단계로 진행하는 조명제어 방법.
제11항에 있어서,
제6단계에서 조명제어유닛 Ck가 제5단계의 조건을 만족하지 못하면 알림 장치를 통해 발광 다이오드 조명유닛 Lk가 전압강하에 의해 사용불가임을 알리고, 제13단계로 진행하는 제12단계;
조명제어유닛 Ck의 동작 스위치를 오프(OFF)시키고 오프라인 수동조치를 대기하는 제13단계;
를 더 포함하고,
상기 알림 장치는 사용불가를 표시하는 디스플레이(display) 장치, 사용불가를 알리는 경보(alarm) 장치를 포함하는 조명제어 방법.
제11항에 있어서,
조명제어유닛 Ck는
조명제어유닛 Ck가 제어하는 발광 다이오드 램프모듈의 이상이나 조명제어유닛 Ck 자체의 에러를 체크하여 이상(abnormal) 상태를 확인하면,
다른 모든 조명제어유닛에 조명제어유닛 Ck의 이상 상태 데이터를 전송하고, 조명제어유닛 Ck의 전원 스위치를 오프시키며,
상기 이상 상태는 과전압, 과전류, 고온, 램프 불량을 포함하는 조명제어 방법.
제11항에 있어서,
조명제어유닛의 상기 아이디(ID)는 고유(unique) 아이디, 정렬 아이디, 그룹(group) 아이디를 포함하고,
상기 고유 아이디는 조명제어유닛 제조시에 부여된 고유한 아이디이고,
상기 정렬 아이디는 발광 다이오드 조명유닛의 설치 후 제4단계에서 정렬된 순서에 따라 부여된 아이디이며,
상기 그룹 아이디는 조명 제어의 목적에 따라 외부 기기를 통하여 설정되는 아이디이며, 상기 외부 기기는 개인용 컴퓨터(PC), 스마트폰(smart phone)을 포함하는 조명 제어 방법.